La nécessité de délivrer des médicaments directement dans les cellules est grandissante avec le développement des thérapies géniques. Les peptides pénétrants (Cell Penetrating Peptides : CPP) représentent une possibilité pour administrer ces médicaments dans les cellules sans effet délétère sur la membrane. Ce sont des peptides d’une dizaine d’acides aminés, généralement cationiques. Ils sont capables de traverser la membrane cellulaire, et conservent cette propriété lorsqu’une cargaison leur est attachée. Cependant, leurs mécanismes d’entrée ne sont toujours pas tous connus. Nous avons caractérisé quelques aspects des mécanismes permettant aux CPP de traverser directement la membrane plasmique à l’aide de trois techniques biophysiques. i) Nous avons ainsi pu mettre en évidence le rôle des sulfates d’héparane comme partenaire d’adhésion forte du CPP pénétratine, à l’aide d’un outil de mesure de force : le Biomembrane Force Probe. ii) Nous avons montré la possibilité pour la pénétratine de franchir la bicouche lipidique (sans mécanisme cellulaire actif) si celle-ci est suffisamment riche en lipides chargés négativement. Ce passage a été étudié sur bicouches modèles, formées à l’interface entre gouttelettes obtenues par émulsion inverse dans de l’huile en présence de lipides. iii) Pour visualiser la translocation de CPP à l’échelle de la molécule unique nous avons développé un montage original de microscopie à onde évanescente sur bicouche suspendue. / Gene therapy relies on an efficient and specific delivery of drugs into targeted cells. For this purpose, the use of carriers that will help the drugs to cross the membrane, without introducing deleterious effect due to the membrane disruption, are promising. A family of such carriers is known as Cell Penetrating Peptides (CPPs). These peptides are short, about ten amino acids, and often cationic. They are able to translocate through the membrane with different cargos and deliver them into the cytosol. However the mechanisms are still, to a great extent, unknown. We used three biophysical techniques to gain insights into the mechanisms leading to the translocation of a CPP. i) We found the heparan sulfates to be the strongest partner of the CPP penetratin at the cell surface. This adhesion has been pointed out using the Biomembrane Force Probe, a force measuring tool. ii) We evidenced the translocation of penetratin through the lipid bilayer (without any cell mechanism) as long as it contains enough negatively charged lipids. This has been carried out using model bilayers formed at the interface between droplets generated by an inverted emulsion: water in an oil and lipid mixture. iii) To view the translocation of CPPs at the single molecule level we developed a total internal reflection fluorescence microscope (TIRFM) on a suspended bilayer.

Dans le cadre de ce travail de thèse, la polymérisation de type RAFT a été exploitée pour synthétiser des particules de latex magnétiques décorées de polymères stimulables. Cinq (co)polymères hydrophiles ont tout d'abord été préparés via la (co)polymérisation RAFT en solution d'acide acrylique (AA) et de méthacrylate de 2-diméthylaminoéthyle (MADAME). Les agents macromoléculaires obtenus (macroRAFT) : des homopolymères de PAA ou PMADAME ainsi que des copolymères P(AA-co-MADAME), présentent une sensibilité au pH et à la température. Ces macroRAFT hydrophiles ont ensuite été utilisés dans des réactions d’extension de chaîne avec du styrène conduisant à la formation de copolymères à blocs amphiphiles bien définis. Puis, des dispersions aqueuses d’agrégats (clusters) de nanoparticules d’oxyde de fer (OF) ont ensuite été préparées via un procédé de mini-émulsification/évaporation de solvant, en utilisant les copolymères à blocs comme stabilisants. Après optimisation des conditions expérimentales (sonication, concentration de macroRAFT, pH), des agrégats de taille contrôlée (45 à 300 nm) ont pu être obtenus. Ces clusters ont ensuite été utilisés comme semence lors de la polymérisation en émulsion du styrène, conduite en présence d’un agent de réticulation. Les clusters d'OF ont été individuellement encapsulés par une couche de polymère, formant des particules magnétiques stabilisées par le segment hydrophile des copolymères à blocs. Enfin, les particules magnétiques décorées de copolymères de P(AA-co-MADAME) ont été utilisées avec succès pour la capture et le relargage de bactéries grâce à la modulation de leurs propriétés de surface en fonction du pH / In this work reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization was exploited to synthesize magnetic latex particles decorated with stimuli-responsive polymer brushes. First, five hydrophilic (co)polymers with various compositions were successfully prepared by RAFT solution (co)polymerization of acrylic acid (AA) and 2-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) for different AA to DMAEMA molar ratios. The obtained macromolecular RAFT agents (macroRAFTs), PAA or PDMAEMA homopolymers and P(AA-co-DMAEMA) copolymers, displayed interesting pH- and thermo-responsive properties. These hydrophilic macroRAFTs were then chain extended with styrene leading to the formation of well-defined amphiphilic block copolymers. An aqueous dispersion of iron oxide clusters was next prepared using a strategy based on emulsification/solvent evaporation in which the block copolymers were used as stabilizers. By varying the experimental conditions (sonication power, macroRAFT concentration and pH of the medium), the cluster size could be controlled from 45 up to 300 nm. These clusters were then used as seeds in styrene emulsion polymerization in the presence of a crosslinker. The iron oxide clusters were individually encapsulated into a polymer shell generating latex particles, stabilized by the hydrophilic segment of the block copolymers, and displaying interesting magnetic properties. At last, these magnetic beads were evaluated as carriers in the magnetic separation of bacteria. The magnetic latex particles decorated with P(AA-co-DMAEMA) copolymers were successfully employed for the capture and trigger release of bacteria, allowing their concentration in a biological sample

Les peintures sont omniprésentes dans nos civilisations modernes et décorent presque tous les supports et ce dans des domaines très variés. L'utilisation massive des peintures pose cependant des problèmes environnementaux et de santé publique, de par la présence de solvants qui, lors du séchage, s'évaporent et émettent des composés organiques volatiles (COV) néfastes pour l'environnement et l'homme. Une démarche européenne et mondiale de réduction d'émission des COV est donc en cours depuis quelques années. De plus, l'engouement croissant pour le développement durable pousse à la transition de produits pétrosourcés vers des produits biosourcés, à coûts et performances similaires. Les résines alkydes en émulsions, développées au début du XXème siècle, constituent une alternative de choix car émettant une quantité limitée de COV et obtenues par polycondensation de matières premières renouvelables. Après un état de l'art sur le contexte des peintures actuelles et la composition d'une peinture alkyde en émulsion, leurs propriétés physiques et chimiques ont été étudiées. Après ce travail de formulation, deux additifs ont été synthétisés afin d'augmenter le taux de biosourcé des peintures alkydes en émulsion : un épaississant et un agent dispersant. De par la présence de surfactants, les formules de peintures alkydes en émulsion sont pour l'heure moins compétitives que les peintures alkydes en phase solvant. En conséquence, la première émulsion alkyde sans tensioactif a été développée et ses performances évaluées en peinture / Paints and coatings occupy a prominent place in the cultural history of mankind. People have always been fascinated by colors and used paints to decorate and beautify themselves and their environment. Nevertheless, these products bring a lot of problems. For instance, some paints still contain organic solvents, which have negative impacts on the environment and human health. Due to environmental legislations and the need to reduce VOCs emission (volatile organic compounds), water-based paints have attracted a lot of interest. Moreover, the raising sustainability awareness is a driving force for the transition from petrobased to biobased products with equivalent costs and performances. In this context, alkyd resin emulsion, introduced in the 1990s, still continue to be the most widely used binder, because they have low VOCs level and are synthesized by polycondensation reactions of renewable raw materials. After reviewing the current state of the art regarding the alkyd paint emulsion, their physical and chemical properties were studied. Two additives, respectively a rheology modifier and a dispersing agent, were also synthesized, in order to increase the biobased content of alkyd paint emulsion Due to the presence of wetting agent, alkyd emulsion paints are still less competitive than solvent-borne alkyd paints. The first surfactant free alkyd emulsion was consequently developed and its film properties characterized in paint formulation

Ce travail de thèse décrit l'élaboration de latex hybrides oxyde de fer (OF)/polymère par polymérisation en émulsion sans tensioactif. Des nanoparticules d'OF cationiques ont été tout d'abord synthétisées par co-précipitation de sels de fer dans l'eau. Des latex hybrides magnétiques ont été ensuite obtenus par deux voies de polymérisation. La première consiste en la synthèse de particules de latex de morphologie 'carapace' par polymérisation en émulsion Pickering du styrène et du méthacrylate de méthyle (MMA). Un comonomère auxiliaire (acide (méth)acrylique ou acide 2-acrylamido-2-méthyl-1-propane sulfonique) a été utilisé pour favoriser l'adsorption des OF à la surface des particules de polymère produites. Les analyses par MET indiquent la présence d'OF à la surface des particules de polymère (structure carapace). L'analyse thermogravimétrique a permis de quantifier l'efficacité d'incorporation des OF, i.e. la fraction d'OF initialement introduits effectivement adsorbés à la surface des particules. L'efficacité d'incorporation augmente avec la quantité de comonomère auxiliaire, le pH et la concentration en OF et dépend de la nature du monomère hydrophobe. Dans la deuxième voie, les OF ont été encapsulés par polymérisation radicalaire contrôlée par transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation (RAFT) en émulsion aqueuse. La stratégie utilisée repose sur l'utilisation de macroagents RAFT amphiphiles comportant des groupements acide carboxylique connus pour interagir avec la surface des OF. L'interaction entre les macroRAFTs et les OF a été étudiée à travers le tracé de l'isotherme d'adsorption. Des analyses SAXS et DLS indiquent la formation de clusters d'oxyde de fer. Ces derniers ont été ensuite engagés dans la polymérisation en émulsion du styrène ou d'un mélange de MMA et d'ABu (ratio massique : 90/10) pour former une écorce de polymère à leur surface. Les particules carapace et les OF encapsulés affichent un comportement superparamagnétique / This work describes the elaboration of polymer/iron oxide (IO) hybrid latexes through surfactant-free emulsion polymerization. Cationic iron oxide nanoparticles stabilized by nitrate counterions were first synthesized by the co-precipitation of iron salts in water. Magnetic hybrid latexes were next obtained by two polymerization routes carried out in the presence of IO. The first route consists in the synthesis of polymer latexes armored with IO via Pickering emulsion polymerization of methyl methacrylate (MMA) or styrene (St). An auxiliary comonomer (namely methacrylic acid, acrylic acid or 2-acrylamido-2-methy-1- propane sulfonic acid) was used to promote IO particle adhesion to the surface of the generated polymer particles. TEM showed the presence of IO at the surface of the polymer particles and the successful formation of IO-armored polymer particles. TGA was used to quantify the IO incorporation efficiency, which corresponds to the fraction of IO effectively located at the particle surface. The incorporation efficiency increased with increasing the amount of auxiliary comonomer, suspension pH and IO content or with increasing monomer hydrophobicity. In the second route, IO encapsulation was investigated via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT)-mediated emulsion polymerization. The developed strategy relies on the use of water-soluble amphipathic macromolecular RAFT agents containing carboxylic acid groups, designed to interact with IO surface. The interaction between the macroRAFT agents and IO was investigated by the study of the adsorption isotherms. Both DLS and SAXS measurements indicated the formation of dense IO clusters. These clusters were then engaged in the emulsion polymerization of St or of MMA and nbutyl acrylate (90/10 wt/wt) to form a polymer shell at their surface. Both IO-armored latex particles and polymer-encapsulated clusters display a superparamagnetic behavior

La première synthèse d'un carbène N-hétérocylique borane (NHC-borane) stable a été réalisée en 1993. Pourtant la découverte de leur vaste potentiel en chimie n'a réellement débuté qu'à partir de 2007. Les domaines d'application de ces composés du bore, stables et facile d'accès, s'étendent de la synthèse d'organique (réduction d'imine, hydroboration de liaisons multiples, médiateurs radicalaires) à la chimie organométallique (couplage de Suzuki-Miyaura) en passant par la chimie des polymères (amorceurs ou co-amorceurs de photopolymérisation). L'objectif de ce projet aura été d'étendre l'application des NHC-boranes dans deux différents systèmes de photopolymérisation. Le premier système étudié a permis l'obtention de matériaux acrylates contenant des nanoparticules métalliques à partir d'un seul composé dans un processus monotope. Le second système visait l'amorçage de réactions de polymérisation en émulsion sous irradiation visible. Nous avons utilisé le pouvoir réducteur des NHC-boranes pour former des nanoparticules d'or ou d'argent directement dans des monomères acrylates. Puis, la formation par le NHC-borane de la matrice polymère contenant les nanoparticules est déclenchée par une irradiation UV. L'analyse par HRTEM a mis en évidence des petites nanoparticules (ca. 10 nm) emprisonnées dans la matrice. Cette méthode présente une approche encore plus directe pour obtenir ce type de matériau plutôt que les procédés multi-étapes déjà existants. Le second système étudié utilise pour la première fois un NHC-borane comme co-amorceur de la polymérisation du styrène ou du méthacrylate de méthyle en émulsion sous irradiation visible. Il en résulte des latex stables, composés de particules de tailles moyennes contrôlées formés à partir de quantités de tensioactifs inférieures à celles utilisées dans des systèmes photoamorcés déjà décrits. Ces systèmes amorcés par une irradiation visibles pourraient être intéressants pour réduire les coûts énergétiques des synthèses et éviter la dégradation de composés thermo- ou UV- fragiles / Despite the first synthesis of stable N-heterocyclic carbene (NHC)-boranes occurring as early as 1993, the widespread exploration of their potential in chemistry truly began only in 2007. The versatility of these stable and easily accessible boron compounds has led to their application in organic reactions (imine reduction, multiple bond hydroboration, radical reductions), organometallic reactions (Suzuki- Miyaura cross coupling) and polymerization (initiation or co-initiation of polymerization). The aim of my project was to extend the applicability of NHC-boranes to two different photopolymerization systems. The first aimed to synthesize polymer matrices containing metal nanoparticles in a one pot, one reactant process. The second aimed to perform emulsion polymerizations initiated by visible light. In the first system, the reductive capacity of NHC-boranes was used to generate gold or silver nanoparticles directly in acrylate monomers. Then, the initiating ability of NHC-boranes was triggered by UV light to form the polymer matrix containing embedded nanoparticles. Characterization by HRTEM showed small nanoparticles (ca. 10 nm) successfully contained within the matrix. This method represents a more straightforward approach than obtaining such materials through the multistep processes already reported in literature. In the second system, NHC-boranes were employed for the first time as co-initiators in visible light initiated emulsion polymerization styrene and methyl methacrylate. Stable latexes were generated with controllable particle sizes at lower surfactant concentrations than those used in related light-initiated systems. Such visible light-triggered initiation systems are interesting for reducing energy consumption and avoiding degradation of heat- or UV-sensitive materials

Dans le domaine du transport, le zingage (pour lutter contre la corrosion), la passivation (pourrenforcer le pouvoir anticorrosion et améliorer l’esthétique) et la finition (pour la lubrification) sont lestrois traitements appliqués sur les petites pièces mécaniques telles que les vis. L’objectif principal decette étude est d’apporter la propriété lubrifiante à la couche de passivation, permettant ainsi de réduirele nombre d’étape et de réaliser des économies considérables. Pour atteindre cet objectif, deuxstratégies ont été adoptées : la fonctionnalisation de particules de silice par un silane fluoré etl’encapsulation d’un lubrifiant par de la silice.Des particules de silice, sphériques et monodisperses de taille contrôlée (de 40 à 100 nm), ontété fonctionnalisées par un silane fluoré, en une seule étape de synthèse à partir d’une microémulsion.Ces particules améliorent les propriétés lubrifiantes de la couche de finition mais pas celles de lapassivation.Une simple émulsion en milieu acide a permis de synthétiser des microcapsules contenant unlubrifiant (le PAO, polyalphaoléfine ou le n-octadécane à changement de phase à 27°C), de taillemoyenne de quelques micromètres. Le taux maximal d’encapsulation de lubrifiant est environ de 70%,ces capsules n’ont pas apporté les propriétés lubrifiantes à la couche de passivation sur des vis, le tauxd’incorporation des capsules dans cette couche étant trop faible / In the field of transport, zinc coating (to combat corrosion), passivation coating (to increasecorrosion protection and be more aesthetic) and topcoat (for lubrication) are three treatments appliedto small mechanical parts such as screws. The main aim of this study is to provide lubricatingproperties to the passivated layer to reduce the number of steps in the coating process and substantiallyreduce costs. The method includes: silica functionalized with a fluorinated silane and a lubricantencapsulated in silica.Spherical and monodispersed silica particles (between 40 to 100nm) were functionalized witha fluorinated silane using a one-step synthesis from the initial microemulsion. This resulted in theparticles enhancing the lubricating properties of the topcoat but not those of the passivation coating.Microcapsules containing a lubricant (PAO, polyalphaolefin or n-octadecane with a phasechange at 27°C) with an average size of a few micrometers were synthetized in a simple emulsionunder acidic conditions. The maximum encapsulation rate of the lubricant was 70%. These capsulesdid not provide lubricating properties to the passivated coating on the screws. This is because the rateof incorporation of the capsules in this layer is too weak.

La stabilisation dite de Pickering repose sur l'utilisation de particules solides au lieu des émulsifiants. Leur forte adsorption aux interfaces confère à celles-ci une rigidité les protégeant de la coalescence. Ce travail se partage en quatre grandes parties. Un premier volet traite de la fabrication de ces particules et de leur caractérisation physico-chimique. Une deuxième partie traite de la formulation d'émulsions H/E selon deux procédés différents et leur caractérisation. La troisième partie avait pour but l'investigation du comportement de ces particules à l'interface H/E par diffusion de neutrons. La dernière partie traite de l'évaluation de ces émulsions pour l'application cutanée. Ce travail a pour objectif de formuler des émulsions de Pickering en utilisant des particules polymériques biodégradables. Des particules individualisées formées à partir de copolymères di-blocs du type : PCL-b-PEG et PLA-b-PEG, ont été fabriquées selon un procédé de nanoprécipitation innovant. Elles ont été caractérisées en termes de taille et de stabilité. Leur structure interne a également été investiguée par RMN et cryo-MET. Leur aptitude à stabiliser des émulsions H/E très concentrées a été démontrée. L'impact du procédé d'emulsification sur les propriétés finales a été souligné et l'adsorption de particules en forme de chapelets serrés à l'interface a été visualisée par diffusion de neutrons et microscopie électronique après cryofracture. L'absorption du rétinol dans la peau à partir de ces émulsions innovantes, a montré une accumulation accrue de cet actif dans le stratum corneum comparée à celle d'une émulsion stabilisée par des tensioactifs classiques. Cette absorption cutanée a été montrée dépendre du procédé de fabrication des émulsions. Les particules en suspension aqueuse ont aussi été testées pour l'encapsulation et la libération cutanée du rétinol. Les résultats ont montré l'influence de la constitution interne des particules (PCL ou PLA) sur l'absorption du rétinol dans la peau. L'utilisation de polymères biodégradables apporte de nouvelles perspectives dans la formulation des émulsions de Pickering à usage cosmétique ou pharmaceutique, en s'affranchissant des effets jugées hasardeux pour la santé humaine des particules inorganiques / The so-called Pickering stabilization is based on the use of solid particles instead of emulsifiers. Their strong adsorption at interfaces confers rigidity preventing them from coalescence. This work is divided into four main parts. The first part deals with the manufacture of these particles and their physicochemical characterization. A second part deals with the O/W emulsions formulation according to two different methods and their characterization. The third part is an investigation into the behavior of these particles at the O/W interface by small angle neutron scattering. The last part deals with the evaluation of these emulsions for their application to skin delivery. This work aims at the preparation of Pickering emulsions using biodegradable polymeric particles. Individual particles formed from diblock copolymers such as: PCL-b-PEG and PLA-b-PEG, were made by an innovative nanoprecipitation process. They were characterized in terms of their size and stability. Their internal structure was also investigated by NMR and cryo-TEM. Their ability to stabilize highly concentrated O/W emulsions has been demonstrated. The impact of the emulsification process on the final properties was emphasized and the adsorption of particles as tight necklaces at the interface was visualized by neutron scattering and freeze-fracture electron microscopy. The skin absorption of retinol from these innovative emulsions showed enhanced accumulation of the asset in the stratum corneum compared to conventional surfactant-stabilized emulsions. Such skin absorption of retinol was shown to depend on the manufacturing method of the emulsions. Particles in aqueous suspension were also tested for encapsulation and delivery of retinol in skin. The results showed the influence of the internal structure of the particles (PCL or PLA) on the absorption of retinol in the skin. The use of biodegradable polymers brings new perspectives in the formulation of Pickering emulsions for cosmetic or pharmaceutical use, while avoiding the effects of inorganic particles considered hazardous to human health

Les composés phénoliques pourraient être de bons candidats pour assurer la qualité et la sécurité des produits périssables tels que les aliments prêts-à-consommer. Très répandus dans les plantes et les co-produits agro-industriels, ils peuvent limiter l’oxydation de lipides insaturés d’intérêt nutritionnel (omega-3, dont DHA et EPA) et le développement de bactéries pathogènes alimentaires telles que Listeria monocytogenes.L'objectif de cette thèse est d'évaluer la double activité antioxydante et antimicrobienne de ces composés phénoliques dans des milieux alimentaires complexes et de mieux comprendre les mécanismes d'action associés.L’étude en milieux modèles a tout d’abord permis de mettre en évidence des relations structure-activités et de décrypter certains mécanismes d’action mettant en jeu des paramètres tels que le nombre et l’environnement chimique des groupements phénoliques, le logP, les formes dissociées / non dissociées des acides phénoliques. Les performances de trois composés sélectionnés (eugénol, acide férulique et α-tocophérol) ont ensuite été évaluées dans des milieux alimentaires complexes plus réalistes : des émulsions h/e composées d'huile de poisson, d’une phase aqueuse et de protéines de lactosérum ou Tween 80 en tant qu'émulsifiant. L’acide férulique ne présente aucune activité antioxydante mais peut inhiber le développement de L. monocytogenes. En revanche, l’eugénol et l’α-tocophérol sont de bons antioxydants dans les émulsions à base de protéines de lactosérum alors qu’ils n’y sont pas antimicrobiens. Quelques mécanismes d’action sont proposés pour expliquer ces comportements. / Phenolic compounds appear to be good candidates for ensuring the quality and safety of several perishable products like ready-to-eat food. Widely found in plants and byproducts from agro-industries, they offer a potential solution to limit the oxidation of omega-3 polyunsaturated fatty acids (e.g. DHA and EPA) and the growth of foodborne pathogens such as Listeria monocytogenes.The aim of this PhD is to evaluate dual antioxidant and antimicrobial activity in complex food media and to better understand the associated mechanisms of action.First experiments carried out with a series of phenolic compounds in simple model media confirmed this dual efficiency.Interesting structure/activity relationships were highlighted and some mechanisms of action were decrypted, involving parameters like number and chemical environment of phenolic groups, logP, dissociated/undissociated forms of phenolic acids. The performances of three selected phenolic compounds, i.e. eugenol, ferulic acid and α-tocopherol (added alone or as a mixture), were evaluated in more realistic complex food media: o/w emulsions composed of fish oil, aqueous phase and whey proteins or Tween 80 as emulsifiers. Ferulic acid shows no antioxidant activity but can inhibit the development of L. monocytogenes. In contrast, eugenol and α-tocopherol are good antioxidants but not antimicrobials in emulsions formulated with whey proteins. Mechanisms of action are proposed to explain these behaviors.

La formation de cristaux dans la phase dispersée d'une émulsion huile-dans-eau fait apparaître des irrégularités ou aspérités aux interfaces pouvant entraîner des modifications rhéologiques spectaculaires comme le passage d'un état fluide à un état solide. Nous montrons que la gélification des émulsions par voie thermique peut être attribuée à deux mécanismes : la coalescence partielle, qui permet grâce aux cristaux interfaciaux deformer des liens irréversibles entre gouttes, et le «jamming » qui est un phénomène de blocage dû aux aspérités empêchant le mouvement relatif des surfaces au contact. Sur des systèmes modèles, nous établissons que les mécanismes et les cinétiques de gélification sont contrôlés par la proportion d'huile cristallisée, le diamètre moyen des gouttes et la composition de l'interface. Nous montrons en particulier que la coalescence partielle peut être décrite comme un processus de percolation nécessitant des contacts de type « solide contre liquide » entre les gouttes. Nous montrons ensuite que la mise en écoulement des émulsions ou des gels peut conduire à deux situations limites : la séparation macroscopique des phases (ou barattage) ou bien la persistance d'un gel de plus faible connectivité. Nous étudions l'influence des paramètres qui sont à l'origine de cette évolution topologique. La variété des états accessibles rend ces matériaux très attractifs pour les secteurs de la cosmétique et l'agroalimentaire.

Ce travail de thèse expérimental porte principalement sur deux études concernant la dynamique collective de particules dans des écoulements à très faible nombre de Reynolds et dans des environnements confinés. Dans ces systèmes les particules interagissent via des couplages hydrodynamiques à longue portée d'origine géométrique ou topologique. Le thème général faisant le pont entre ces deux études est la notion de réversibilité hydrodynamique. De part les méthodes mises en oeuvre pour aborder ces problèmes, cette thèse se place à l'interface de trois grands domaines de la physique: l'hydrodynamique, la matière molle et les systèmes dynamiques. Le premier système est un ensemble de gouttes micrométriques confinées dans une cellule de Hele-Shaw et soumis à un écoulement sinusoïdal afin de sonder la nature réversible de la dynamique. Cette expérience d'écho caractérisée par une dynamique microscopique complètement réversible met en évidence une transition de phase du premier ordre entre un état macroscopique réversible en dessous d'une certaine amplitude d'oscillation et un état macroscopique irréversible au dessus de cette amplitude. De plus, il est montré que cette transition n'est pas seulement dynamique mais également structurale. La seconde étude correspond quant à elle à une expérience de trafic dans un réseau de boucles microfluidiques où la dynamique asymptotique du système à 3 corps est étudiée de manière extensive. En combinant des études numériques, analytiques et expérimentales, il est montré que cette dynamique de trafic est Hamiltonienne et réversible.